峰值检测电路分析

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1、..-峰值检测电路〔二〕hi.baidu./meijiangmiantk/blog/item/7c6b84debd949d1a49540397.html1．根本的峰值检测电路本实验以峰值检测器为例,说明可利用反应环改良非线性的方法。峰值检测器是用来检测交流电压峰值的电路,最简单的峰值检测器依据半波整流原理构成电路。如实图4.1所示,交流电源在正半周的一段时间内,通过二极管对电容充电,使电容上的电压逐渐趋近于峰值电压。只要RC足够大，可以认为其输出的直流电压数值上十分接近于交流电压的峰值。图4.1简单峰值

2、检测电路 -.word.zl-..-这种简单电路的工作过程是,在交流电压的每一周期中,可分为电容充电和放电两个过程。在交流电压的作用下,在正半周的峰值附近一段时间内,通过二极管对电容C充电，而在其它时段电容C上的电压将对电阻R放电。当然，当外界交流电压刚接上时，需要经历多个周期,屡次充电,才能使输出电压接近峰值。但是,困难在于二极管是非线性元(器)件,它的特性曲线如实图4.2所示。当交流电压较小时，检测得的直流电压往往偏离其峰值较多。 图4.2二极管特性曲线这里的泄放电阻R，是指与C并联的电阻、下一级的

3、输入电阻、二极管的反向漏电阻、以及电容及电路板的漏电等效电阻。不难想到,放电是不能完全防止的。同时,适当的放电也是必要的。特别是当输入电压变小时,通过放电才能使输出电压再次对应于输入电压的峰值。实际上,检测器的输出电压大小与峰值电压的差异与泄放电流有关。仅当泄放电流可不计时,输出电压才可认为是输入电压的峰值。用于检测仪器中的峰值检测器要求有较高的精度。检测仪器通常R-.word.zl-..-值很大，且允许当输入交流电压取去后可有较长的时间检波输出才恢复到零。可以用较小的电容，从而使峰值电压建立的时间较短

4、。本实验的目的,在于研究如何用运算放大器改良峰值检测器,进一步了解运算放大器之应用。2．峰值检测电路的改良 为了防止次级输入电阻的影响,可在检测器的输出端加一级跟随器(高输入阻抗)作为隔离级(实图4.3)。图4.3峰值检测器改良电路〔一〕也可以按需要加一可调的泄放电阻。如果允许电路有很长的放电时间,也可以不用外加泄放电阻。这种电路可以有效地隔离次级的影响,且跟随器的输出电压(Vo)可视为与电容上的电压相等。-.word.zl-..-电路中的二极管,仅在Vi-Vo>0时才导通,使电容C充电。这时,二极管上

5、的电压为(Vi-Vo)。为使在(Vi-Vo)很小时也能有足够的充电速度,可将(Vi-Vo)经过放大,再作用于二极管。按照这一设想,可在检测器前加一级比拟放大器(实图4.4)。 图4.4峰值检测器改良电路〔二〕在分析时常认为运算放大器失偏电压为理想值0V。比拟放大器是开环的差动放大器,它可以有很高的增益,只要Vi略大于Vo,就可以输出很大的电压驱动D1对电容充电。例如运算放大器的增益为100dB量级,只需Vi比Vo大0.02mV,就可以输出2V的正向电压，显然,加速了电容的充电过程，直至使Vo等于Vi的峰

6、值为止因为二极管D1导通之后，第一级运放又构成了电压跟随器。。实际工作中,决定Vo与Vi有差异的一个重要因素,将是放大器输入端的失调电压。当然,放大器也应有足够的带宽，以适应要求检测的交流电压的频率范围。 -.word.zl-..-在Vi-Vo<0时,比拟放大器的输出电压接近于负电源电压,使D1上有较大的反向电压,D1就会有一定的反向泄漏电流。为抑制D1的反向电流,应使D1的正极在反向时的电压,只略低于Vo。为此,在比拟放大器(A2)与D1之间增设二极管D2和电阻R2(实图4.5)。 图4.5峰值检测器

7、改良电路〔三〕 在Vi>Vo时,A2输出较大的正向电压,使D2与D1导通对电容充电。在Vi

8、向电流,其作用相当于增大了检测电路的泄放电阻。 -.word.zl-..-还需注意,D2还有极间电容C2,它与R2组成阻容耦合电路。以上的分析略去了C2的作用,实际上是假定输入信号的频率满足：W<<1/(R2C2)(4.1) 因此,除了选用级间电容较小的二极管之外,还应参照上式选择R2。 实图4.5是改良的峰值检测器的原理图。该电路还有一个实际问题。在输入信号的每周期的大局部时间中处于Vi